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JP2018035355A - Monomers, polymers, and photoresist compositions - Google Patents

Monomers, polymers, and photoresist compositions Download PDF

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JP2018035355A
JP2018035355A JP2017163112A JP2017163112A JP2018035355A JP 2018035355 A JP2018035355 A JP 2018035355A JP 2017163112 A JP2017163112 A JP 2017163112A JP 2017163112 A JP2017163112 A JP 2017163112A JP 2018035355 A JP2018035355 A JP 2018035355A
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hydrogen
substituent
photoresist
formula
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Japanese (ja)
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ユイ・ヒュン・リュー
Eui Hyun Ryu
ミン・キュン・ジャン
Min-Kyung Jang
チョン・ウー・キム
Jung Woo Kim
グァン−モー・チョイ
Kwang-Mo Choi
ヒュン・ジェオン
Hyun Jeon
ウー−ヒュン・リー
Woo-Hyung Lee
ミュン−ヨル・キム
Myung Yeol Kim
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Rohm and Haas Electronic Materials Korea Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide new photoresist compositions that may provide enhanced imaging capabilities.SOLUTION: The invention provides polymers comprising a structure represented by the formula (I), and photoresists that comprises the polymers. (X and X' are each independently a linker; R is H or a non-hydrogen substituent; A and B are each independently H or F; R' and R" are each independently H or a non-hydrogen substituent, with at least one of R' and R" being a non-hydrogen substituent other than a halogen or a halogen-substituted group when R is hydrogen.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、概して、電子装置の製造に関する。より具体的には、本発明は、フォトレジスト組成物、及びネガティブトーン現像プロセスを使用したファインパターンの形成を可能にするフォトリソグラフィプロセスに関する。   The present invention relates generally to the manufacture of electronic devices. More specifically, the present invention relates to photoresist compositions and photolithography processes that allow the formation of fine patterns using a negative tone development process.

フォトレジストは、基板への画像の転写のために使用される感光性膜である。フォトレジストのコーティング層が基板上に形成され、次いで、フォトレジスト層は、フォトマスクを通じて活性化放射源に露光される。露光後、フォトレジストは現像されて、基板の選択的処理を可能にするレリーフ画像を提供する。   A photoresist is a photosensitive film used for transfer of an image to a substrate. A coating layer of photoresist is formed on the substrate, and the photoresist layer is then exposed to an activating radiation source through a photomask. After exposure, the photoresist is developed to provide a relief image that allows selective processing of the substrate.

液浸リソグラフィを通じたものを含む、フォトレジスト組成物の実用解像度能力を拡張するために相当な努力が払われている。液浸リソグラフィにおいて、露光ツールレンズの開口数は、より多くの光をレジスト膜に収束させるための流体の使用を通じて増加する。より具体的には、液浸リソグラフィは、撮像装置(例えば、ArFステッパ)の最後の表面とウエハまたは他の基板上の最初の表面との間の比較的高い屈折率流体を利用する。米国第US2012/0171626A1号、同第US7,968,268B2号、同第US2011/0255069A1号、韓国第KR1141229B1号、同第KR2006114293A1号、同第KR2009028739A1号、同第KR2009046730A1号、及び韓国第KR2011053407A1号を参照されたい。   Considerable efforts have been made to extend the practical resolution capability of photoresist compositions, including through immersion lithography. In immersion lithography, the numerical aperture of the exposure tool lens increases through the use of fluid to focus more light onto the resist film. More specifically, immersion lithography utilizes a relatively high refractive index fluid between the last surface of an imaging device (eg, ArF stepper) and the first surface on a wafer or other substrate. US 2012 / 0171626A1, US 7,968,268B2, US 2011 / 0255069A1, Korea KR11412229B1, KR200006014393A1, KR2009028739A1, KR200909046730A1, and Korea 7 I want to be.

電子装置製造業者は、パターン化フォトレジスト画像の増加した解像度を絶えず求めている。強化した撮像能力を提供し得る新しいフォトレジスト組成物を有することが望ましい。   Electronic device manufacturers are constantly seeking increased resolution of patterned photoresist images. It would be desirable to have new photoresist compositions that can provide enhanced imaging capabilities.

我々は、ここで、新しいポリマー及びそのようなポリマーを含むフォトレジストを提供する。   We now provide new polymers and photoresists containing such polymers.

1つの好ましい実施形態では、以下の式(I)の構造を含むポリマーが提供され、   In one preferred embodiment, there is provided a polymer comprising the structure of formula (I):

式(I)中、
X及びX’は同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である。
In formula (I),
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
At least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.

さらなる実施形態では、以下の式(IIA)の構造を含むポリマーが提供され、   In a further embodiment, a polymer comprising the structure of the following formula (IIA) is provided:

式(IIA)中、
X及びX’は、同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である。
In formula (IIA),
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
At least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.

式(I)または(IIA)のある特定の好ましいポリマーでは、R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素、非ハロゲン化アルキル、またはヘテロアルキルである。式(I)または(IIA)の追加のある特定の好ましいポリマーにおいて、X及びX’は異なるか、または他の好ましいポリマーにおいて、X及びX’は同じであってもよい。式(I)または(IIA)の様々な好ましいポリマーにおいて、X及びX’の少なくとも1つまたは両方は、化学結合または−CH−である。 In certain preferred polymers of formula (I) or (IIA), R ′ and R ″ are each independently hydrogen, non-halogenated alkyl, or heteroalkyl. In certain additional preferred polymers of formula (I) or (IIA), X and X ′ may be different, or in other preferred polymers, X and X ′ may be the same. In various preferred polymers of formula (I) or (IIA), at least one or both of X and X ′ is a chemical bond or —CH 2 —.

なおさらなる実施形態では、以下の式(IIB)の構造を含むポリマーが提供され、   In yet a further embodiment, a polymer comprising the structure of formula (IIB) below is provided:

式(IIB)中、
X、X’、及びX’’はそれぞれ、同じか、または異なるリンカーであり、
A’、B’、及びC’はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’、R’’、及びR’’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基である。
In formula (IIB),
X, X ′, and X ″ are each the same or different linkers;
A ′, B ′, and C ′ are each independently hydrogen or fluorine,
R ′, R ″, and R ′ ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent.

式(IIB)のある特定の好ましいポリマーにおいて、R’、R’’、及びR’’’はそれぞれ独立して、水素、非ハロゲン化アルキル、またはヘテロアルキルである。式(IIB)の追加のある特定の好ましいポリマーにおいて、X、X’、及びX’’のうちの少なくとも2つが異なるか、または他の好ましいポリマーにおいて、XX’及びX’’のうちの少なくとも2つが同じであってもよい。式(IIB)の様々な好ましいポリマーにおいて、XX’及びX’’のうちの少なくとも1つ、2つ、またはそれぞれが化学結合または−CH−である。 In certain preferred polymers of formula (IIB), R ′, R ″, and R ′ ″ are each independently hydrogen, non-halogenated alkyl, or heteroalkyl. In certain additional preferred polymers of formula (IIB), at least two of X, X ′, and X ″ are different, or in other preferred polymers, at least two of XX ′ and X ″. May be the same. In various preferred polymers of formula (IIB), at least one, two, or each of XX ′ and X ″ is a chemical bond or —CH 2 —.

本発明のポリマーは、複数の異なる繰り返し単位を含んでもよい。したがって、本ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、より典型的には、コポリマー、ターポリマー、テトラポリマー、ペンタポリマー、または2、3、4、5、もしくはそれ以上の異なる繰り返し単位を有する他のより高次のポリマーである。そのようなさらなる繰り返し単位は、上記の式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む必要はないが、ただし、ポリマーの少なくとも1つの単位が上記の式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含むことを条件とする。   The polymer of the present invention may comprise a plurality of different repeating units. Thus, the polymer may be a homopolymer, more typically a copolymer, terpolymer, tetrapolymer, pentapolymer, or other having 2, 3, 4, 5, or more different repeat units. Higher order polymers. Such additional repeat units need not comprise the structure of formula (I), (IIA), or (IIB) above, provided that at least one unit of the polymer is of formula (I), (IIA) above. ) Or (IIB).

本発明の特に好ましいポリマーは、重合アクリレート単位を含んでもよい。関連した実施形態では、好ましいポリマーは、ポリマーが以下の式(III)の1つ以上のモノマーの重合によって得られる単位を含むものを含み、   Particularly preferred polymers of the present invention may contain polymerized acrylate units. In related embodiments, preferred polymers include those in which the polymer comprises units obtained by polymerization of one or more monomers of the following formula (III):

式(III)中、
Yは、水素または任意に置換されたアルキルであり、
X及びX’は、同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A’、B’、及びC’はそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である。式(III)中、Yは、好適に水素、または任意に置換されたメチルを含む任意に置換されたC1−3アルキルである。式(IIB)のある特定の好ましいポリマーにおいて、R’、R’’、及びR’’’はそれぞれ独立して、水素、非ハロゲン化アルキル、またはヘテロアルキルである。式(IIB)の追加のある特定の好ましいポリマーにおいて、X、X’、及びX’’のうちの少なくとも2つが異なるか、または他の好ましいポリマーにおいて、XX’及びX’’のうちの少なくとも2つが同じであってもよい。式(IIB)の様々な好ましいポリマーにおいて、XX’及びX’’のうちの少なくとも1つ、2つ、またはそれぞれが化学結合または−CH−である。
In formula (III),
Y is hydrogen or optionally substituted alkyl;
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A ′, B ′, and C ′ are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
At least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen. In formula (III), Y is suitably hydrogen, or optionally substituted C 1-3 alkyl, including optionally substituted methyl. In certain preferred polymers of formula (IIB), R ′, R ″, and R ′ ″ are each independently hydrogen, non-halogenated alkyl, or heteroalkyl. In certain additional preferred polymers of formula (IIB), at least two of X, X ′, and X ″ are different, or in other preferred polymers, at least two of XX ′ and X ″. May be the same. In various preferred polymers of formula (IIB), at least one, two, or each of XX ′ and X ″ is a chemical bond or —CH 2 —.

好ましいポリマーは、A及びBのうちの少なくとも1つまたは両方がフッ素であるか(式I、IIA、IIB、III)、またはA’、B’、及びC’のうちの少なくとも1つ、2つ、またはそれぞれがフッ素である(式(IIB)ポリマーを含む。   Preferred polymers are those in which at least one or both of A and B are fluorine (formulas I, IIA, IIB, III) or at least one, two of A ′, B ′, and C ′ Or each is fluorine (including polymers of formula (IIB)).

1つ以上の酸発生剤と、上記に開示される式(I)、(IIA)、または(IIB)のうちのいずれかの構造を含むポリマーを含む、本明細書に開示される1つ以上のポリマーと、を含むフォトレジストが提供される。好ましい態様では、本発明のフォトレジストは、式(I)、(IIA)または(IIB)のうちのいずれかのポリマーとは異なる第2のポリマーを含んでもよい。式(I)、(IIA)または(IIB)のうちのいずれか1つの構造を含むポリマーは一部、本明細書において、フォトレジスト組成物の「第1のポリマー」と称される。ある特定の好ましい態様では、本フォトレジストは、第1のポリマーとは異なる追加のポリマー(本明細書において、時に、フォトレジスト組成物の「第2のポリマー」と称される)を含んでもよい。第2のポリマーは任意に、酸不安定基を含んでもよい。以下でさらに考察されるように、ある特定の実施形態では、第1及び第2のポリマーは、異なる表面エネルギーを有してもよい。   One or more disclosed herein comprising one or more acid generators and a polymer comprising a structure of any of formulas (I), (IIA), or (IIB) disclosed above. And a polymer. In a preferred embodiment, the photoresist of the present invention may comprise a second polymer that is different from any polymer of formula (I), (IIA) or (IIB). The polymer comprising the structure of any one of formulas (I), (IIA) or (IIB) is in part referred to herein as the “first polymer” of the photoresist composition. In certain preferred embodiments, the photoresist may comprise an additional polymer that is different from the first polymer (sometimes referred to herein as the “second polymer” of the photoresist composition). . The second polymer may optionally contain acid labile groups. As will be discussed further below, in certain embodiments, the first and second polymers may have different surface energies.

ある特定の好ましい態様では、第1のポリマーは、(1)1つ以上の疎水基を含み、かつ(2)式(I)、(IIA)または(IIB)の構造を含む繰り返し単位である、第3の単位をさらに含んでもよい。好適に、そのような1つ以上の疎水基はそれぞれ、3、4、5、6、7、8個、またはそれ以上の炭素原子を含む。   In certain preferred embodiments, the first polymer is a repeating unit comprising (1) one or more hydrophobic groups and (2) a structure of formula (I), (IIA) or (IIB). A third unit may be further included. Preferably, such one or more hydrophobic groups each comprise 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more carbon atoms.

フォトレジスト組成物を処理する方法もまた提供され、基板上に本明細書に開示されるフォトレジスト組成物の層を適用することと、フォトレジスト組成物層を活性化放射に露光することと、露光されたフォトレジスト組成物を現像して、フォトレジストレリーフ画像を提供することと、を好適に含んでもよい。好適に、フォトレジスト組成物層は、液浸露光されてもよい。ドライ(非液浸)露光もまた好適である。ある特定の態様では、インプラント及びEUVリソグラフィプロセスもまた好ましい。   Also provided is a method of processing a photoresist composition, applying a layer of the photoresist composition disclosed herein on a substrate, exposing the photoresist composition layer to activating radiation, And developing the exposed photoresist composition to provide a photoresist relief image. Suitably, the photoresist composition layer may be immersion exposed. Dry (non-immersion) exposure is also suitable. In certain aspects, implants and EUV lithography processes are also preferred.

好ましい態様では、フォトレジスト層の露光されていない部分は、現像剤によって除去され、1つ以上の層にわたるフォトレジストパターンをパターン化するために残す。パターン状露光は、液浸リソグラフィによって、あるいはドライ露光技術を使用して実施され得る。   In a preferred embodiment, the unexposed portions of the photoresist layer are removed by the developer, leaving the photoresist pattern across one or more layers to be patterned. Patterned exposure can be performed by immersion lithography or using dry exposure techniques.

さらなる態様によると、コーティングされた基板が提供される。コーティングされた基板は、基板と、基板の表面にわたる本発明のフォトレジスト組成物の層とを含む。   According to a further aspect, a coated substrate is provided. The coated substrate includes a substrate and a layer of the photoresist composition of the present invention over the surface of the substrate.

開示されたネガティブトーン現像プロセスによって形成される装置を含む、開示された方法によって形成される電子装置もまた提供される。   Also provided are electronic devices formed by the disclosed methods, including devices formed by the disclosed negative tone development process.

上記に開示された式(I)、(IIA)、(IIB)または(III)のうちのいずれか1つの構造を含むモノマーもまた提供される。   Monomers comprising the structure of any one of formulas (I), (IIA), (IIB) or (III) disclosed above are also provided.

本明細書で使用される場合、冠詞「a」及び「an」は、明示的にまたは文脈によって示さない限り、1つ以上を含む。   As used herein, the articles “a” and “an” include one or more unless explicitly or by context.

本発明の他の態様が以下に開示される。   Other aspects of the invention are disclosed below.

考察されるように、ある特定の好ましい態様では、本発明のフォトレジストは、少なくとも2つの異なるポリマー、1)式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む第1のポリマーと、2)第1のポリマーとは異なる第2のポリマーとを含んでもよい。第2のポリマーは、式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む必要がない。好ましい組成物中、第1のポリマーは、フォトレジスト組成物のコーティング中、レジストコーティング層の上面に向かって移動することができる。ある特定の系において、これは、実質的に第1のポリマーで構成された表面層を形成することができる。露光及び露光後ベーク(PEB)に続いて、レジストコーティング層は現像され得、有機溶媒を含む現像剤中を含む。有機現像剤が採用される場合、そのような現像剤は、フォトレジスト層の露光されていない領域及び露光された領域の表面層を除去する。レジストコーティング層の露光された領域を除去する水性アルカリ現像剤もまた、利用され得る。本発明のフォトレジスト組成物の利点は、ドライリソグラフィまたは液浸リソグラフィプロセスにおいて本組成物を使用するときに達成され得る。液浸リソグラフィで使用されるとき、好ましいフォトレジスト組成物は、レジスト表面への付加ポリマーの移動の結果でもある、浸漬液中へのフォトレジスト材料の移動(浸出)の低減をさらに示すことができる。有意に、これは、フォトレジストにわたるトップコート層の使用なしで達成され得る。   As discussed, in certain preferred embodiments, the photoresist of the present invention comprises at least two different polymers, 1) a first polymer comprising a structure of formula (I), (IIA), or (IIB) and 2) A second polymer different from the first polymer may be included. The second polymer need not include the structure of formula (I), (IIA), or (IIB). In preferred compositions, the first polymer can move toward the top surface of the resist coating layer during coating of the photoresist composition. In certain systems, this can form a surface layer substantially composed of the first polymer. Following exposure and post-exposure bake (PEB), the resist coating layer can be developed, including in a developer containing an organic solvent. When organic developers are employed, such developers remove the unexposed areas of the photoresist layer and the surface layer of the exposed areas. An aqueous alkaline developer that removes the exposed areas of the resist coating layer may also be utilized. The advantages of the photoresist composition of the present invention can be achieved when using the composition in a dry or immersion lithography process. When used in immersion lithography, preferred photoresist compositions can further exhibit reduced migration (leaching) of the photoresist material into the immersion liquid, which is also the result of movement of the addition polymer to the resist surface. . Significantly, this can be achieved without the use of a topcoat layer over the photoresist.

フォトレジストは、様々な放射波長、例えば、サブ400nm、サブ300もしくは200nmの波長で使用され得るか、または248nm、193nm、及びEUV(例えば、13.5nm)の露光波長が好ましい。組成物は、電子ビーム(Eビーム)露光プロセスにおいてさらに使用され得る。本発明のフォトレジスト組成物は、好ましくは、化学増幅材料である。   Photoresists can be used at various emission wavelengths, eg, sub-400 nm, sub-300 or 200 nm, or exposure wavelengths of 248 nm, 193 nm, and EUV (eg, 13.5 nm) are preferred. The composition may further be used in an electron beam (E beam) exposure process. The photoresist composition of the present invention is preferably a chemically amplified material.

考察されるように、フォトレジスト組成物中で有用な第1のポリマーまたは付加ポリマーは、上記の式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む。そのようなポリマーは、以下の構造の1つ以上のモノマーの重合によって調製されてもよく、   As discussed, the first polymer or addition polymer useful in the photoresist composition comprises a structure of formula (I), (IIA), or (IIB) above. Such polymers may be prepared by polymerization of one or more monomers of the following structure:

上記の式(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、及び(F)のそれぞれにおいて、各Rは独立して、ハロゲン置換C3−16アルキル、特にフルオロ置換C3−16アルキルを含む、任意に置換されたアルキル、例えばC1−20アルキル、より典型的にはC3−16アルキルなどの非水素置換基であり、Rは、非置換C1−12アルキル、特に1、2、3、4、または5個の炭素原子を有する非置換アルキルを含む、任意に置換されたアルキルなどの非水素置換である。 In each of the above formulas (A), (B), (C), (D), (E), and (F), each R 1 is independently halogen-substituted C 3-16 alkyl, especially fluoro-substituted An optionally substituted alkyl, including C 3-16 alkyl, such as C 1-20 alkyl, more typically a non-hydrogen substituent such as C 3-16 alkyl, where R 2 is an unsubstituted C 1- Non-hydrogen substitution, such as optionally substituted alkyl, including 12 alkyl, especially unsubstituted alkyl having 1, 2, 3, 4, or 5 carbon atoms.

上記の式(A)の例示的な好ましいモノマーは、以下を含む。   Exemplary preferred monomers of formula (A) above include:

上記の式(B)の例示的な好ましいモノマーは、以下を含む。   Exemplary preferred monomers of formula (B) above include:

上記の式(D)の例示的な好ましいモノマーは、以下を含む。   Exemplary preferred monomers of formula (D) above include:

上記の式(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、及び(F)の化合物は、容易に調製され得る。例えば、ポリヒドロキシアクリレートまたはメタクリレート化合物は、塩基性条件下でアシル化され得る。ポリヒドロキシアクリレートまたはメタクリレート化合物は、ハロゲン化、特にフッ素化アルキルカルボキシ化合物を含む、任意に置換されたアルキルカルボキシ化合物と反応させられ得る。例えば、以下の実施例1〜6を参照されたい。   Compounds of formula (A), (B), (C), (D), (E), and (F) above can be readily prepared. For example, polyhydroxy acrylate or methacrylate compounds can be acylated under basic conditions. The polyhydroxy acrylate or methacrylate compound can be reacted with an optionally substituted alkyl carboxy compound, including halogenated, especially fluorinated alkyl carboxy compounds. See, for example, Examples 1-6 below.

式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含むポリマーもまた、容易に調製され得る。例えば、上記の式(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、及び(F)の重合性化合物は反応させられて、ホモポリマーを提供することができるか、または他の異なる化合物と反応させられて、コポリマー(少なくとも2つの異なる繰り返し単位)、ターポリマー(3つの異なる繰り返し単位)、テトラポリマー(4つの異なる繰り返し単位)、またはペンタポリマー(5つの異なる繰り返し単位)などのより高次のポリマーを提供することができる。例示的な好ましい合成に関して、以下の実施例7〜12を参照されたい。   Polymers containing structures of formula (I), (IIA), or (IIB) can also be readily prepared. For example, the polymerizable compounds of the above formulas (A), (B), (C), (D), (E), and (F) can be reacted to provide a homopolymer, or Reacted with other different compounds, copolymer (at least 2 different repeat units), terpolymer (3 different repeat units), tetrapolymer (4 different repeat units), or pentapolymer (5 different repeat units) Higher order polymers such as can be provided. See Examples 7-12 below for exemplary preferred syntheses.

フォトレジストの任意の第2のポリマー
好ましい実施形態では、フォトレジスト組成物は、酸不安定基を含む1つ以上の第2のポリマーまたはマトリクスポリマー(第1のポリマーとは異なる)を含む。酸不安定基は、酸の存在下で脱保護反応を容易に受ける化学的部分である。フォトレジスト組成物の層の一部としての第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、リソグラフィ処理中、特に、ソフトベーク、活性化放射への露光、及び露光後ベーク後、光酸及び/または熱酸発生剤から発生した酸との反応の結果として、本明細書に記載される現像剤中の溶解度の変化を受ける。これは、酸不安定基の光酸誘発開裂に起因し、第2のポリマーの極性の変化を引き起こす。酸不安定基は、例えば、第3級アルキルカーボネート、第3級アルキルエステル、第3級アルキルエーテル、アセタール、及びケタールから選択され得る。好ましくは、酸不安定基は、第2のマトリクスポリマーのエステルのカルボキシル酸素に共有結合した第3級非環状アルキル炭素または第3級脂環式炭素を含有する、エステル基である。そのような酸不安定基の開裂は、カルボン酸基の形成をもたらす。好適な酸不安定基を含有する単位としては、例えば、t−ブチル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−イソプロピルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−プロピルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1−イソプロピルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1−プロピルシクロへキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルメチルアダマンチル(メタ)アクリレート、エチルフェンキル(メタ)アクリレートなどの酸に不安定な(アルキル)アクリレート単位、ならびに脂環式及び非環状(アルキル)アクリレートを含む他の環式が挙げられる。アセタール及びケタール酸不安定基は、酸素原子と結合されるために、カルボキシル基またはヒドロキシル基などのアルカリ可溶性基の末端において水素原子の代わりに置換され得る。酸が発生されるとき、酸は、アセタール型解離性溶解抑制基が結合される、アセタールまたはケタール基と酸素原子との間の結合を開裂する。例示的なそのような酸不安定基は、例えば、米国特許第US6,057,083号、同第US6,136,501号、及び同第US8,206,886号、ならびに欧州特許公開第EP01008913A1号及び同第EP00930542A1号に記載される。糖誘導体構造の一部としてのアセタール及びケタール基もまた好適であり、その開裂は、例えば、米国特許出願第US2012/0064456A1号に記載されるようなヒドロキシル基の形成をもたらす。
Optional second polymer of photoresist In a preferred embodiment, the photoresist composition comprises one or more second polymers or matrix polymers (different from the first polymer) comprising acid labile groups. An acid labile group is a chemical moiety that readily undergoes a deprotection reaction in the presence of an acid. The second polymer or matrix polymer as part of the layer of photoresist composition may generate photoacid and / or thermal acid during lithographic processing, especially after soft baking, exposure to activating radiation, and post exposure baking. As a result of the reaction with the acid generated from the agent, it undergoes a change in solubility in the developer described herein. This is due to photoacid-induced cleavage of the acid labile group, causing a change in the polarity of the second polymer. The acid labile group can be selected from, for example, tertiary alkyl carbonates, tertiary alkyl esters, tertiary alkyl ethers, acetals, and ketals. Preferably, the acid labile group is an ester group containing a tertiary acyclic alkyl carbon or tertiary alicyclic carbon covalently bonded to the carboxyl oxygen of the ester of the second matrix polymer. Such cleavage of acid labile groups results in the formation of carboxylic acid groups. Suitable units containing acid labile groups include, for example, t-butyl (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-isopropylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-propylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-isopropylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-propylcyclohexyl (meth) acrylate , T-butylmethyladamantyl (meth) acrylate, acid labile (alkyl) acrylate units such as ethylphenkyl (meth) acrylate, and other cyclics including alicyclic and acyclic (alkyl) acrylates It is. Acetal and ketal acid labile groups can be substituted in place of hydrogen atoms at the end of alkali-soluble groups such as carboxyl groups or hydroxyl groups in order to be bonded to oxygen atoms. When the acid is generated, the acid cleaves the bond between the acetal or ketal group and the oxygen atom to which the acetal-type dissociable, dissolution inhibiting group is bound. Exemplary such acid labile groups are, for example, US Pat. No. 6,057,083, US Pat. No. 6,136,501, and US Pat. No. 8,206,886, and European Patent Publication No. EP01008913A1. And EP 00930542 A1. Acetal and ketal groups as part of the sugar derivative structure are also suitable, and their cleavage results in the formation of hydroxyl groups as described, for example, in US Patent Application US2012 / 0064456A1.

193nmなどのある特定のサブ200nmの波長で撮像するために、第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、典型的には、フェニル、ベンジル、または他の芳香族基(そのような基は放射を高度に吸収している)を実質的に含まない(例えば、15モル%未満)、好ましくは完全に含まない。芳香族基を実質的にまたは完全に含まない好適なポリマーは、欧州特許公開第EP930542A1号、ならびに米国特許第6,692,888号及び同第6,680,159号に開示される。   For imaging at certain sub-200 nm wavelengths, such as 193 nm, the second polymer or matrix polymer is typically a phenyl, benzyl, or other aromatic group (such groups are highly radiant. (Absorbing) is substantially free (for example, less than 15 mol%), preferably completely free. Suitable polymers that are substantially or completely free of aromatic groups are disclosed in European Patent Publication No. EP930542A1 and US Pat. Nos. 6,692,888 and 6,680,159.

他の好適な第2のポリマーまたはマトリクスポリマーとしては、例えば、任意に置換されたノルボルネンなどの非芳香族環状オレフィン(環内二重結合)の重合単位を含有するポリマー、例えば、米国特許第5,843,624号及び同第6,048,664号に記載されるポリマーが挙げられる。さらに他の好適なマトリクスポリマーとしては、欧州公開出願第EP01008913A1号及び米国特許第6,048,662号に開示されるものなど、重合無水物単位、特に、重合マレイン酸無水物及び/またはイタコン酸無水物単位を含有するポリマーが挙げられる。   Other suitable second polymers or matrix polymers include, for example, polymers containing polymerized units of non-aromatic cyclic olefins (intracyclic double bonds) such as optionally substituted norbornene, such as US Pat. , 843,624 and 6,048,664. Still other suitable matrix polymers include polymerized anhydride units, particularly polymerized maleic anhydride and / or itaconic acid, such as those disclosed in European published application EP01008913A1 and US Pat. No. 6,048,662. Examples include polymers containing anhydride units.

また、ヘテロ原子、特に酸素及び/または硫黄を含有する繰り返し単位(しかし、無水物以外。すなわち、この単位はケト環原子を含有しない)を含有する樹脂も、第2のポリマーまたはマトリクスポリマーとして好適である。ヘテロ脂環式単位は、ポリマー骨格に縮合され得、マレイン酸無水物またはイタコン酸無水物の重合によって提供されるなど、ノルボルネン基及び/または無水物単位の重合によって提供されるような縮合炭素脂環式単位を含むことができる。そのようなポリマーは、国際公開第WO01/86353A1号及び米国特許第6,306,554号に開示される。他の好適なヘテロ原子基を含有するマトリクスポリマーとしては、米国特許第7,244,542号に開示されるような、1つ以上のヘテロ原子(例えば、酸素または硫黄)含有基、例えば、ヒドロキシナフチル基で置換された重合炭素環式アリール単位を含有するポリマーが挙げられる。   Resins containing repeating units containing heteroatoms, especially oxygen and / or sulfur (but other than anhydrides, ie, these units do not contain keto ring atoms) are also suitable as the second polymer or matrix polymer. It is. Heteroalicyclic units can be condensed to the polymer backbone, such as those provided by polymerization of norbornene groups and / or anhydride units, such as provided by polymerization of maleic anhydride or itaconic anhydride. Cyclic units can be included. Such polymers are disclosed in International Publication No. WO 01/86353 A1 and US Pat. No. 6,306,554. Other suitable heteroatom group containing matrix polymers include one or more heteroatom (eg, oxygen or sulfur) containing groups, such as hydroxy, as disclosed in US Pat. No. 7,244,542. And polymers containing polymerized carbocyclic aryl units substituted with a naphthyl group.

193nm及びEUV(例えば、13.5nm)などのサブ200nmの波長の場合、第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、第2のマトリクスポリマー及びフォトレジスト組成物の溶解速度を制御するためのラクトン部分を含有する単位を含んでもよい。ラクトン部分を含有する第2のポリマーまたはマトリクスポリマーで使用するのに好適なモノマーは、例えば、以下を含む。   For sub-200 nm wavelengths such as 193 nm and EUV (eg, 13.5 nm), the second polymer or matrix polymer contains a lactone moiety to control the dissolution rate of the second matrix polymer and the photoresist composition. The unit to be included may be included. Suitable monomers for use in the second polymer or matrix polymer containing a lactone moiety include, for example:

そのような第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、典型的には、マトリクスポリマー及びフォトレジスト組成物のエッチング耐性を強化し、マトリクスポリマー及びフォトレジスト組成物の溶解速度を制御するための追加の手段を提供する、極性基を含有する単位をさらに含む。そのような単位を形成するためのモノマーは、例えば、以下を含む。   Such second polymer or matrix polymer typically provides additional means to enhance the etch resistance of the matrix polymer and photoresist composition and to control the dissolution rate of the matrix polymer and photoresist composition. Further comprising a unit containing a polar group. Monomers for forming such units include, for example:

第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、上記の種類の1つ以上の追加の単位を含むことができる。典型的には、第2のポリマーまたはマトリクスポリマーのための追加の単位は、ポリマーの他の単位を形成するために使用されるモノマーのために使用されるもとの同じまたは同様の重合性基を含むが、同じポリマー骨格中で他の異なる重合性基を含んでもよい。   The second polymer or matrix polymer can include one or more additional units of the type described above. Typically, the additional units for the second polymer or matrix polymer are the same or similar polymerizable groups used for the monomers used to form the other units of the polymer. But may contain other different polymerizable groups in the same polymer backbone.

好ましい態様では、第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、以下に記載される第1のポリマーまたは付加ポリマーの表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有し、第2のポリマーと実質的に非混和性であるべきである。表面エネルギーの差の結果として、第1のポリマーからの第2のポリマーの分離は、スピンコーティング中に行われることができる。第2のポリマーまたはマトリクスポリマーの好適な表面エネルギーは、典型的には20〜50mN/m、好ましくは30〜40mN/mである。   In a preferred embodiment, the second polymer or matrix polymer has a surface energy that is higher than the surface energy of the first polymer or addition polymer described below and is substantially immiscible with the second polymer. Should. As a result of the difference in surface energy, the separation of the second polymer from the first polymer can take place during spin coating. Suitable surface energy of the second polymer or matrix polymer is typically 20-50 mN / m, preferably 30-40 mN / m.

それに限定されるわけではないが、例示的な第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、例えば、以下を含む。   Without being limited thereto, exemplary second polymers or matrix polymers include, for example:

本発明のフォトレジスト組成物で使用するのに好適な第2のポリマーまたはマトリクスポリマーは、市販されており、当業者によって容易に作製され得る。第2のポリマーは、レジストの露光されたコーティング層を好適な現像液中で現像可能な状態にするのに十分な量で、レジスト組成物中に存在する。典型的には、第2のポリマーは、レジスト組成物の全固形分に基づき50〜95重量%の量で組成物中に存在する。第2のポリマーの重量平均分子量Mは、典型的には、100,000未満、例えば、3000〜100,000、より典型的には3000〜15,000である。上記の第2のポリマーのうちの2つ以上のブレンドが、本発明のフォトレジスト組成物で好適に使用され得る。 Second polymers or matrix polymers suitable for use in the photoresist compositions of the present invention are commercially available and can be readily made by those skilled in the art. The second polymer is present in the resist composition in an amount sufficient to render the exposed coating layer of the resist developable in a suitable developer. Typically, the second polymer is present in the composition in an amount of 50-95% by weight based on the total solids of the resist composition. The weight average molecular weight Mw of the second polymer is typically less than 100,000, such as 3000-100,000, more typically 3000-15,000. A blend of two or more of the second polymers described above can be suitably used in the photoresist composition of the present invention.

式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む第1のポリマーは、好ましくは、第2のポリマーの表面エネルギーよりも低い表面エネルギーを有し、好ましくは、第2のポリマーと実質的に非混和性である材料である。このようにして、コーティングプロセス中の適用されたフォトレジスト層の頂部または上部部分への第1のポリマーの分離または移動が促進される。第1のポリマーの所望の表面エネルギーが特定の第2のポリマー及びその表面エネルギーによって決まる一方で、第1のポリマーの表面エネルギーは、典型的には18〜40mN/m、好ましくは20〜35mN/m、及びより好ましくは29〜33mN/mである。第1のポリマーは、コーティングプロセス中にレジスト層の上面に移動するが、レジスト層表面の直下で、第1のポリマーと第2のポリマーまたはマトリクスポリマーとの間にある程度の混合があることが好ましい。そのような混合は、迷光による第2のポリマーまたはマトリクスポリマーの付近の暗領域中で発生する酸の低減または排除によって、レジスト層中の表面抑制の低減を補助すると考えられる。混合の程度は、例えば、第2のポリマーまたはマトリクスポリマー(MP)と第1のポリマーまたは付加ポリマー(AP)との間の表面エネルギー(SE)の差によって決まる(ΔSE=SEMP−SEAP)。所与の第1のポリマーまたはマトリクスポリマー及び第2のポリマーまたは付加ポリマーに対して、混合の程度は、ΔSEの低減と共に増加し得る。ΔSEは、典型的には2〜32mN/m、好ましくは5〜15mN/mである。 The first polymer comprising the structure of formula (I), (IIA), or (IIB) preferably has a surface energy that is lower than the surface energy of the second polymer, preferably with the second polymer A material that is substantially immiscible. In this way, separation or migration of the first polymer to the top or top portion of the applied photoresist layer during the coating process is facilitated. While the desired surface energy of the first polymer is determined by the particular second polymer and its surface energy, the surface energy of the first polymer is typically 18-40 mN / m, preferably 20-35 mN / m m, and more preferably 29 to 33 mN / m. The first polymer moves to the top surface of the resist layer during the coating process, but it is preferred that there is some mixing between the first polymer and the second polymer or matrix polymer just below the resist layer surface. . Such mixing is believed to help reduce surface inhibition in the resist layer by reducing or eliminating acid generated in the dark region near the second polymer or matrix polymer due to stray light. The degree of mixing is determined, for example, by the difference in surface energy (SE) between the second polymer or matrix polymer (MP) and the first polymer or addition polymer (AP) (ΔSE = SE MP −SE AP ). . For a given first polymer or matrix polymer and second polymer or addition polymer, the degree of mixing can increase with a decrease in ΔSE. ΔSE is typically 2 to 32 mN / m, preferably 5 to 15 mN / m.

式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む第1のポリマーは、好ましくはシリコンを含まない。シリコン含有ポリマーは、ある特定のエッチング液中で、有機フォトレジストポリマーよりも有意に低いエッチング速度を示す。結果として、有機の第2のポリマー系レジスト層の表面におけるシリコン含有の第1のポリマーの凝集は、エッチングプロセス中にコーン欠陥を引き起こす可能性がある。第1のポリマーは、フッ素を含有してもよく、またはフッ素を含まなくてもよい。好ましい第1のポリマーは、フォトレジスト組成物を調合するために使用される同じ有機溶媒(複数可)中で可溶性である。好ましい第1のポリマーはまた、ネガティブトーン現像プロセスで使用される有機現像剤中で、露光後ベーク(例えば、120℃で60秒間)後に可溶性であるか、または可溶性になる。   The first polymer comprising the structure of formula (I), (IIA) or (IIB) is preferably free of silicon. Silicon-containing polymers exhibit significantly lower etch rates than organic photoresist polymers in certain etchants. As a result, agglomeration of the silicon-containing first polymer at the surface of the organic second polymer-based resist layer can cause cone defects during the etching process. The first polymer may contain fluorine or may not contain fluorine. Preferred first polymers are soluble in the same organic solvent (s) used to formulate the photoresist composition. Preferred first polymers are also or become soluble after post-exposure bake (eg, 120 ° C. for 60 seconds) in organic developers used in negative tone development processes.

考察されるように、式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む好適な第1のポリマーは、以下の一般式(I−1)に対応するモノマーから形成されるような、1つ以上の追加の異なる単位を含有してもよく、   As discussed, suitable first polymers comprising a structure of formula (I), (IIA), or (IIB) are as formed from monomers corresponding to the following general formula (I-1) May contain one or more additional different units,

式中、Rは、水素、フッ素、ならびにフッ素化及び非フッ素化C1〜C3アルキルから選択され、Xは、酸素または硫黄であり、Rは、置換及び非置換C1〜C20直鎖、分枝鎖、及び環状炭化水素、好ましくはフッ素化及び非フッ素化C1〜C15アルキル、より好ましくはフッ素化及び非フッ素化C3〜C8アルキル、ならびに最も好ましくはフッ素化及び非フッ素化C4〜C5アルキルから選択され、Rは、好ましくは、液浸リソグラフィで使用されるときにより高い水後退接触角を提供するために、分枝鎖であり、フルオロアルキル及びフルオロアルコールなどのハロアルキル及びハロアルコールのR置換が好適である。 Wherein R 2 is selected from hydrogen, fluorine, and fluorinated and non-fluorinated C 1 -C 3 alkyl, X is oxygen or sulfur, R 4 is substituted and unsubstituted C 1 -C 20 straight chain, From branched and cyclic hydrocarbons, preferably fluorinated and non-fluorinated C1-C15 alkyl, more preferably fluorinated and non-fluorinated C3-C8 alkyl, and most preferably fluorinated and non-fluorinated C4-C5 alkyl. R 4 is preferably branched to provide a higher water receding contact angle when used in immersion lithography, and R 4 of haloalkyl and haloalcohols such as fluoroalkyl and fluoroalcohols. Substitution is preferred.

考察されるように、モノマー、ポリマー、及び他の材料の様々な部分が、任意に置換されてもよい(または「置換または非置換」であると記述されてもよい)。「置換された」置換基は、例えば、ハロゲン(特にF、Cl、またはBr)、シアノ、ニトロ、C1−8アルキル、C1−8アルコキシ、C1−8アルキルチオ、C1−8アルキルスルホニル、C2−8アルケニル、C2−8アルキニル、ヒドロキシル、ニトロ、C1−6アルカノイルなどのアルカノイル、例えば、アシル、ハロアルキル、特にC1−8ハロアルキル、例えば、CF、−CONHR、−CONRR’(R及びR’は、任意に置換されたC1−8アルキルである)、−COOH、COC、>C=Oなどの1つ以上の好適な基によって、1つ以上の利用可能な位置、典型的には、1、2、または3つの位置で置換されてもよい。 As discussed, various portions of monomers, polymers, and other materials may be optionally substituted (or described as being “substituted or unsubstituted”). “Substituted” substituents include, for example, halogen (especially F, Cl, or Br), cyano, nitro, C 1-8 alkyl, C 1-8 alkoxy, C 1-8 alkylthio, C 1-8 alkylsulfonyl , Alkanoyl such as C 2-8 alkenyl, C 2-8 alkynyl, hydroxyl, nitro, C 1-6 alkanoyl, for example acyl, haloalkyl, in particular C 1-8 haloalkyl, for example CF 3 , —CONHR, —CONRR ′ (R and R ′ are optionally substituted C 1-8 alkyl), one or more available positions by one or more suitable groups such as —COOH, COC,> C═O, Typically, it may be substituted at 1, 2, or 3 positions.

式(I−1)の例示的な好適なモノマーが以下に記載されるが、これらの構造に限定されない。これらの構造の目的で、「R」及び「X」は、式I−1に関して上記で定義される通りである。 Exemplary suitable monomers of formula (I-1) are described below, but are not limited to these structures. For purposes of these structures, “R 2 ” and “X” are as defined above for Formula I-1.

フォトレジスト組成物は、好適に、式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む単一の第1のポリマーを含むが、1つ以上の追加の第1のポリマーを任意に含むことができる。   The photoresist composition preferably comprises a single first polymer comprising a structure of formula (I), (IIA), or (IIB), optionally with one or more additional first polymers Can be included.

式(I)、(IIA)、または(IIB)の構造を含む第1のポリマーは、典型的には、フォトレジスト組成物の全固形分に基づき、比較的少量で、例えば、0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%、より好ましくは1〜3重量%の量で、フォトレジスト組成物中に存在する。第1のポリマーまたは付加ポリマーの含有量は、例えば、フォトレジスト層中の酸発生剤の含有量、第1のポリマー中の窒素含有基の含有量、及びリソグラフィがドライまたは液浸型プロセスであるかどうかによって決まる。例えば、液浸リソグラフィのための付加ポリマーの低限は、概して、レジスト成分の浸出を防止する必要性によって決定づけられる。過剰に高い第1のポリマーの含有量は、典型的には、パターン劣化をもたらす。付加ポリマーの重量平均分子量は、典型的には400,000未満、好ましくは3000〜50,000、より好ましくは3000〜25,000である。好適な第1のポリマー、及び本発明のフォトレジスト組成物で使用するための、第1のポリマーを作製するためのモノマーは、市販されており、かつ/または当業者によって作製され得る。   The first polymer comprising the structure of formula (I), (IIA), or (IIB) is typically in a relatively small amount based on the total solids of the photoresist composition, for example, 0.1-0.1 It is present in the photoresist composition in an amount of 10 wt%, preferably 0.5-5 wt%, more preferably 1-3 wt%. The content of the first polymer or addition polymer is, for example, the content of the acid generator in the photoresist layer, the content of the nitrogen-containing group in the first polymer, and the lithography is a dry or immersion type process. It depends on whether or not. For example, the low limit of additional polymers for immersion lithography is generally determined by the need to prevent leaching of resist components. An excessively high first polymer content typically results in pattern degradation. The weight average molecular weight of the addition polymer is typically less than 400,000, preferably 3000 to 50,000, more preferably 3000 to 25,000. Suitable first polymers and monomers for making the first polymers for use in the photoresist compositions of the present invention are commercially available and / or can be made by one skilled in the art.

感光性組成物は、好ましくは、活性化放射への露光後にフォトレジスト組成物のコーティング層中に潜像を生成するのに十分な量で採用される、1つ以上の光酸発生剤(PAG)を含んでもよい。例えば、光酸発生剤は、好適に、フォトレジスト組成物の総固形分に基づき、約1〜20重量%の量で存在する。典型的には、より少量の光活性成分は、化学増幅レジストに好適である。   The photosensitive composition is preferably one or more photoacid generators (PAGs) employed in an amount sufficient to produce a latent image in the coating layer of the photoresist composition after exposure to activating radiation. ) May be included. For example, the photoacid generator is suitably present in an amount of about 1-20% by weight, based on the total solids of the photoresist composition. Typically, smaller amounts of photoactive components are suitable for chemically amplified resists.

好適なPAGは、化学増幅フォトレジストの技術分野において既知であり、例えば、オニウム塩、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホネート;ニトロベンジル誘導体、例えば、2−ニトロベンジルp−トルエンスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−トルエンスルホネート、及び2,4−ジニトロベンジルp−トルエンスルホネート;スルホン酸エステル、例えば、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、及び1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン;ジアゾメタン誘導体、例えば、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン;グリオキシム誘導体、例えば、ビス−O−(p−トルエンnスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、及びビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム;N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体、例えば、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル;ならびにハロゲン含有トリアジン化合物、例えば、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、及び2−(4−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジンが挙げられる。そのようなPAGのうちの1つ以上が使用され得る。   Suitable PAGs are known in the art of chemically amplified photoresists and include, for example, onium salts such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-tert). -Butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate; nitrobenzyl derivatives such as 2-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, and 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate; sulfonate esters such as 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoro) Tansulfonyloxy) benzene, and 1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy) benzene; diazomethane derivatives such as bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane; glyoxime derivatives such as bis -O- (p-toluene nsulfonyl) -α-dimethylglyoxime and bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime; sulfonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds such as N- Hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate; and halogen-containing triazine compounds such as 2- (4-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3 5-triazine, and 2- (4-methoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine. One or more of such PAGs can be used.

本発明のフォトレジスト組成物に好適な溶媒としては、例えば、2−メトキシエチルエーテル(ジグリム)、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;メチルラクテート及びエチルラクテートなどのラクテート;メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、及びメチル−2−ヒドロキシイソブチレートなどのプロピオネート;メチルセロソルブアセテートなどのセロソルブエステル;トルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素;ならびにメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、及び2−ヘプタノンなどのケトンが挙げられる。上記の溶媒のうちの2つ、3つ、またはそれ以上のブレンドなどの溶媒のブレンドもまた好適である。溶媒は、典型的には、フォトレジスト組成物の総重量に基づき、90〜99重量%、より典型的には95〜98重量%の量で組成物中に存在する。   Suitable solvents for the photoresist composition of the present invention include, for example, glycol ethers such as 2-methoxyethyl ether (diglyme), ethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate; methyl lactate and ethyl Lactate such as lactate; propionate such as methyl propionate, ethyl propionate, ethyl ethoxypropionate, and methyl-2-hydroxyisobutyrate; cellosolve ester such as methyl cellosolve acetate; aromatic carbonization such as toluene and xylene Hydrogen; and ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and 2-heptanone. Blends of solvents such as blends of two, three or more of the above solvents are also suitable. The solvent is typically present in the composition in an amount of 90-99 wt%, more typically 95-98 wt%, based on the total weight of the photoresist composition.

フォトレジスト組成物のための他の任意の添加剤としては、例えば、化学線及びコントラスト染料、ストリエーション防止剤、可塑剤、加速剤、増感剤などが挙げられる。そのような任意の添加剤は、使用される場合、典型的には、フォトレジスト組成物の総固形分に基づき、0.1〜10重量%などの少量で組成物中に存在するが、充填剤及び染料が比較的大きい濃度で、例えば、フォトレジスト組成物の総固形分に基づき5〜30重量%で存在することができる。   Other optional additives for the photoresist composition include, for example, actinic and contrast dyes, anti-striation agents, plasticizers, accelerators, sensitizers, and the like. Such optional additives, when used, are typically present in the composition in minor amounts, such as 0.1 to 10% by weight, based on the total solids of the photoresist composition, but may be filled. Agents and dyes can be present at relatively high concentrations, for example, 5-30% by weight based on the total solids of the photoresist composition.

本発明のレジスト組成物の好ましい任意の添加剤は、現像されたレジストレリーフ画像の解像度を強化することができる添加塩基である。好適な塩基性消光剤としては、例えば、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピバルアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N1,N1,N3,N3−テトラブチルマロンアミド、1−メチルアゼパン−2−オン、1−アリルアゼパン−2−オン、及びtert−ブチル1,3−ジヒドロキシ−2−(ヒドロキシメチル)プロパン−2−イルカルバメートなどの直鎖及び環状アミドならびにその誘導体;ピリジン及びジ−tert−ブチルピリジンなどの芳香族アミン;トリイソプロパノールアミン、n−tert−ブチルジエタノールアミン、トリス(2−アセトキシ−エチル)アミン、2,2’,2’‘,2’‘‘−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラエタノール、及び2−(ジブチルアミノ)エタノール、2,2’,2’‘−ニトリロトリエタノールなどの脂肪族アミン;1−(tert−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン、tert−ブチル1−ピロリジンカルボキシレート、tert−ブチル2−エチル−1H−イミダゾール−1−カルボキシレート、ジ−tert−ブチルピペラジン−1,4−ジカルボキシレート、及びN(2−アセトキシ−エチル)モルホリンなどの環状脂肪族アミンが挙げられる。これらの塩基性消光剤のうち、1−(tert−ブトキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン及びトリイソプロパノールアミンが好ましい。添加塩基は、比較的少量で、例えば、PAGに対して1〜20重量%、より典型的にはPAGに対して5〜15重量%で好適に使用される。   A preferred optional additive of the resist composition of the present invention is an added base capable of enhancing the resolution of the developed resist relief image. Suitable basic quenchers include, for example, N, N-bis (2-hydroxyethyl) pivalamide, N, N-diethylacetamide, N1, N1, N3, N3-tetrabutylmalonamide, 1-methylazepan-2- Linear and cyclic amides and derivatives thereof such as ON, 1-allylazepan-2-one, and tert-butyl 1,3-dihydroxy-2- (hydroxymethyl) propan-2-ylcarbamate; pyridine and di-tert-butyl Aromatic amines such as pyridine; triisopropanolamine, n-tert-butyldiethanolamine, tris (2-acetoxy-ethyl) amine, 2,2 ′, 2 ″, 2 ′ ″-(ethane-1,2-diylbis) (Azantriyl)) tetraethanol, and 2- (dibutylamino) ethanol, , 2 ′, 2 ″ -nitrilotriethanol; 1- (tert-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine, tert-butyl 1-pyrrolidinecarboxylate, tert-butyl 2-ethyl-1H-imidazole Cycloaliphatic amines such as 1-carboxylate, di-tert-butylpiperazine-1,4-dicarboxylate, and N (2-acetoxy-ethyl) morpholine. Of these basic quenchers, 1- (tert-butoxycarbonyl) -4-hydroxypiperidine and triisopropanolamine are preferred. The added base is suitably used in relatively small amounts, for example 1 to 20% by weight relative to the PAG, more typically 5 to 15% by weight relative to the PAG.

本発明に従った使用されるフォトレジストは、概して、既知の手順に従って調製される。例えば、本発明のレジストは、好適な溶媒、例えば、2−メトキシエチルエーテル(ジグリム)、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;エチルラクテートもしくはメチルラクテートなどのラクテート(エチルラクテートが好ましい);プロピオネート、特に、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、及びエチルエトキシプロピオネート;メチルセロソルブアセテートなどのセロソルブエステル;トルエンもしくはキシレンなどの芳香族炭化水素;またはメチルエチル、ケトン、シクロヘキサノン、及び2−ヘプタノンなどのケトンのうちの1つ以上にフォトレジストの成分を溶解することによって、コーティング組成物として調製され得る。フォトレジストの所望の総固形分は、組成物中の特定のポリマー、最終層厚さ、及び露光波長などの要因によって決まる。典型的には、フォトレジストの固形分は、フォトレジスト組成物の総重量に基づき、1〜10重量%、より典型的には2〜5重量%と異なる。   The photoresist used in accordance with the present invention is generally prepared according to known procedures. For example, the resists of the present invention are suitable solvents such as 2-methoxyethyl ether (diglyme), glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate; ethyl lactate or methyl lactate, etc. Lactate (preferably ethyl lactate); propionate, in particular methyl propionate, ethyl propionate, and ethyl ethoxypropionate; cellosolve ester such as methyl cellosolve acetate; aromatic hydrocarbon such as toluene or xylene; or methylethyl By dissolving a photoresist component in one or more of ketones such as, ketone, cyclohexanone, and 2-heptanone. It may be prepared as a coating composition. The desired total solids of the photoresist depends on factors such as the particular polymer in the composition, the final layer thickness, and the exposure wavelength. Typically, the solids content of the photoresist varies from 1 to 10 wt%, more typically 2 to 5 wt%, based on the total weight of the photoresist composition.

本発明は、本発明のフォトレジストを使用して、フォトレジストレリーフ画像を形成し、電子装置を製作するための方法をさらに提供する。本発明はまた、本発明のフォトレジスト組成物でコーティングされた基板を備える新規の製造物品を提供する。   The present invention further provides a method for forming a photoresist relief image and fabricating an electronic device using the photoresist of the present invention. The present invention also provides a novel article of manufacture comprising a substrate coated with the photoresist composition of the present invention.

リソグラフィ処理において、フォトレジスト組成物は、様々な基板上に適用され得る。基板は、シリコンまたは化合物半導体(例えば、III−VもしくはII−VI)などの半導体、ガラス、石英、セラミック、銅などの材料を含むことができる。典型的には、基板は、単結晶シリコンまたは化合物半導体ウエハなどの半導体ウエハであり、1つ以上の層及びその表面上に形成されたパターン化特徴を有してもよい。パターン化される1つ以上の層は、基板にわたって提供されてもよい。任意に、例えば、基板材料中に溝を形成することが望ましいとき、下位の底基板材料自体がパターン化されてもよい。底基板材料自体をパターン化する場合、パターンは、基板の層中に形成されると見なされるべきである。   In a lithographic process, the photoresist composition can be applied on a variety of substrates. The substrate can include materials such as semiconductors such as silicon or compound semiconductors (eg, III-V or II-VI), glass, quartz, ceramic, copper, and the like. Typically, the substrate is a semiconductor wafer, such as a single crystal silicon or compound semiconductor wafer, and may have one or more layers and patterned features formed on the surface thereof. One or more layers to be patterned may be provided across the substrate. Optionally, for example, when it is desired to form grooves in the substrate material, the underlying bottom substrate material itself may be patterned. When patterning the bottom substrate material itself, the pattern should be considered to be formed in a layer of the substrate.

層は、例えば、アルミニウム、銅、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、合金、そのような金属の窒化物または珪化物、ドープ非晶質シリコンまたはドープポリシリコンの層などの1つ以上の導電層、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または金属酸化物の層などの1つ以上の誘電体層、単結晶シリコンなどの半導体層、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。エッチングされる層は、様々な技術、例えば、プラズマ増強CVD、低圧CVD、もしくはエピタキシャル成長などの化学蒸着(CVD)、スパッタリングもしくは蒸発などの物理蒸着(PVD)、または電気めっきによって形成され得る。エッチングされる1つ以上の層102の特定の厚さは、材料及び形成される特定の装置に応じて異なる。   The layer may be, for example, one or more conductive layers such as aluminum, copper, molybdenum, tantalum, titanium, tungsten, alloys, nitrides or silicides of such metals, layers of doped amorphous silicon or doped polysilicon, One or more dielectric layers such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or metal oxide layers, semiconductor layers such as single crystal silicon, and combinations thereof may be included. The layer to be etched can be formed by various techniques such as plasma enhanced CVD, low pressure CVD, or chemical vapor deposition (CVD) such as epitaxial growth, physical vapor deposition (PVD) such as sputtering or evaporation, or electroplating. The particular thickness of the one or more layers 102 that are etched varies depending on the material and the particular device being formed.

エッチングされる特定の層、使用されるフィルム厚さならびにフォトリソグラフィ材料及びプロセスに応じて、フォトレジスト層がコーティングされるハードマスク層及び/または底部反射防止コーティング(BARC)を、層にわたって配置することが望ましくあり得る。エッチングされる層が有意なエッチング深さを必要とする場合、及び/または特定のエッチング液が不十分なレジスト選択性を有する場合、例えば、非常に薄いレジスト層とのハードマスク層の使用が望ましくあり得る。ハードマスク層が使用される場合、形成されるレジストパターンは、ハードマスク層に転写され得、それは、下位層をエッチングするためのマスクとして使用され得る。好適なハードマスク材料及び形成方法は、当該技術分野において既知である。典型的な材料としては、例えば、タングステン、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、非晶質炭素、酸窒化シリコン、及び窒化シリコンが挙げられる。ハードマスク層は、単一層または異なる材料の複数の層を含むことができる。ハードマスク層は、例えば、化学または物理蒸着技術によって形成され得る。   Depending on the particular layer to be etched, the film thickness used and the photolithographic material and process, a hard mask layer and / or bottom antireflective coating (BARC) to be coated with the photoresist layer is placed over the layer May be desirable. For example, the use of a hard mask layer with a very thin resist layer is desirable if the layer to be etched requires significant etch depth and / or if the particular etchant has insufficient resist selectivity possible. When a hard mask layer is used, the formed resist pattern can be transferred to the hard mask layer, which can be used as a mask for etching the sublayer. Suitable hard mask materials and formation methods are known in the art. Typical materials include, for example, tungsten, titanium, titanium nitride, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, aluminum oxynitride, hafnium oxide, amorphous carbon, silicon oxynitride, and silicon nitride. The hard mask layer can include a single layer or multiple layers of different materials. The hard mask layer can be formed, for example, by chemical or physical vapor deposition techniques.

底部反射防止コーティングは、基板及び/または下位層が、そうでなければ、形成されたパターンの品質が悪影響を受けるようなフォトレジスト露光中の有意な量の入射放射を反射する場合、望ましくあり得る。そのようなコーティングは、焦点深度、露光寛容度、線幅均一性、及びCD制御を改善することができる。反射防止コーティングは、典型的には、レジストが深紫外線光(300nm以下)、例えば、KrFエキシマレーザ光(248nm)、またはArFエキシマレーザ光(193nm)に露光される場合に使用される。反射防止コーティングは、単一層または複数の異なる層を含むことができる。好適な反射防止材料及び形成方法は、当該技術分野において既知である。反射防止材料は、市販されており、例えば、AR(商標)40A及びAR(商標)124反射防止剤材料など、Rohm and Haas Electronic Materials LLC(Marlborough,MA USA)によってAR(商標)商標で販売されているものがある。   A bottom anti-reflective coating may be desirable if the substrate and / or sublayer reflects a significant amount of incident radiation during photoresist exposure that would otherwise adversely affect the quality of the formed pattern. . Such a coating can improve depth of focus, exposure latitude, line width uniformity, and CD control. Anti-reflective coatings are typically used when the resist is exposed to deep ultraviolet light (300 nm or less), for example, KrF excimer laser light (248 nm), or ArF excimer laser light (193 nm). The antireflective coating can comprise a single layer or multiple different layers. Suitable antireflective materials and methods of formation are known in the art. Anti-reflective materials are commercially available and sold under the AR (TM) trademark by Rohm and Haas Electronic Materials LLC (Marlborough, MA USA) such as AR (TM) 40A and AR (TM) 124 anti-reflective materials. There is something that is.

上記の本発明の組成物から形成されたフォトレジスト層は、基板上に適用される。フォトレジスト組成物は、典型的には、スピンコーティングによって基板に適用される。スピンコーティング中、本明細書に開示される第1及び第2のポリマーの両方を含むレジスト組成物中、フォトレジスト中の第1のポリマーは、形成されたレジスト層の上面に分離し、典型的には、上面の直下の領域中で第2のポリマーと混合する。コーティング溶液の固形分は、利用される特定のコーティング機器、溶液の粘度、コーティングツールの速度、及びスピニングに可能な時間に基づき、所望のフィルム厚さを提供するように調節され得る。フォトレジスト層に対する典型的な厚さは、約500〜3000Åである。   A photoresist layer formed from the composition of the present invention described above is applied onto the substrate. The photoresist composition is typically applied to the substrate by spin coating. During spin coating, in resist compositions comprising both the first and second polymers disclosed herein, the first polymer in the photoresist separates onto the top surface of the formed resist layer and is typically Is mixed with the second polymer in the region immediately below the top surface. The solids content of the coating solution can be adjusted to provide the desired film thickness based on the particular coating equipment utilized, the viscosity of the solution, the speed of the coating tool, and the time allowed for spinning. A typical thickness for the photoresist layer is about 500-3000 mm.

フォトレジスト層は、次に、層中の溶媒含有量を最小限に抑えるためにソフトベークされ、それにより、タックフリーコーティングを形成し、基板への層の接着を改善することができる。ソフトベークは、ホットプレート上またはオーブン中で実施され得、ホットプレートが典型的である。ソフトベーク温度及び時間は、例えば、フォトレジストの特定の材料及び厚さによって決まる。典型的なソフトベークは、約90〜150℃の温度及び約30〜90秒の時間で実施される。   The photoresist layer can then be soft baked to minimize the solvent content in the layer, thereby forming a tack-free coating and improving the adhesion of the layer to the substrate. Soft baking can be performed on a hot plate or in an oven, with a hot plate being typical. The soft bake temperature and time are determined, for example, by the specific material and thickness of the photoresist. A typical soft bake is performed at a temperature of about 90-150 ° C. and a time of about 30-90 seconds.

フォトレジスト層は、次に、フォトマスクを通じて活性化放射に好適に露光されて、露光された領域と露光されていない領域との間の溶解度の差をもたらす。本明細書において、組成物に対して活性化である放射にフォトレジスト組成物を露光することへの言及は、放射がフォトレジスト組成物中で潜像を形成することが可能であることを示す。フォトマスクは、後続の現像ステップにおいて、それぞれ残る、及び除去されるレジスト層の領域に対応する、任意に透明の領域及び任意に不透明の領域を有する。露光波長は、典型的にはサブ400nm、サブ300nm、またはサブ200nmであり、248nm、193nm、及びEUV波長が典型的である。フォトレジスト材料はさらに、電子ビーム露光と共に使用され得る。本方法は、液浸またはドライ(非液浸)リソグラフィ技術での用途を見出す。露光エネルギーは、露光ツール及び感光性組成物の成分に応じて、典型的には約10〜80mJ/cmである。 The photoresist layer is then preferably exposed to activating radiation through a photomask, resulting in a solubility difference between the exposed and unexposed areas. In this specification, reference to exposing a photoresist composition to radiation that is activating to the composition indicates that the radiation is capable of forming a latent image in the photoresist composition. . The photomask has optionally transparent areas and optionally opaque areas, corresponding to the areas of the resist layer that remain and are removed respectively in subsequent development steps. The exposure wavelength is typically sub-400 nm, sub-300 nm, or sub-200 nm, with 248 nm, 193 nm, and EUV wavelengths being typical. Photoresist materials can also be used with electron beam exposure. The method finds application in immersion or dry (non-immersion) lithography techniques. The exposure energy is typically about 10-80 mJ / cm 2 depending on the exposure tool and the components of the photosensitive composition.

フォトレジスト層の露光に続いて、露光後ベーク(PEB)が実施される。PEBは、例えば、ホットプレート上またはオーブン中で実施され得る。PEBに対する条件は、例えば、特定のフォトレジスト組成物及び層厚さによって決まる。PEBは、典型的には、約80〜150℃の温度及び約30〜90秒の時間で実施される。極性切り替えされた領域と極性切り替えされていない領域との間の境界(それぞれ、露光された領域及び露光されていない領域に対応する)との間の境界によって画定される潜像は、フォトレジスト中で形成される。露光後ベーク中に脱保護された第1のポリマーの塩基性部分(例えば、アミン)は、迷光または散乱光が存在し得るフォトレジスト層の暗領域中での極性切り替えを防止し、垂直壁を有する潜像をもたらすと考えられる。これは、暗領域中のPAGによって生成された酸の中和の結果である。結果として、それらの領域中の酸不安定基の開裂は、実質的に防止され得る。   Following exposure of the photoresist layer, a post-exposure bake (PEB) is performed. PEB can be performed, for example, on a hot plate or in an oven. The conditions for PEB depend on, for example, the particular photoresist composition and layer thickness. PEB is typically performed at a temperature of about 80-150 ° C. and a time of about 30-90 seconds. The latent image defined by the boundary between the polarity-switched area and the non-polar-switched area (corresponding to the exposed and unexposed areas, respectively) is Formed with. The basic portion of the first polymer (eg amine) deprotected during post-exposure bake prevents polarity switching in the dark region of the photoresist layer where stray or scattered light may be present, It is thought to result in a latent image having. This is a result of neutralization of the acid produced by the PAG in the dark region. As a result, cleavage of acid labile groups in those regions can be substantially prevented.

露光されたフォトレジスト層は、次に、フォトレジスト層の露光されていない領域を除去するために好適に現像される。アルキルアンモニウム水性現像剤などの水性アルカリ現像剤が採用されてもよい。また、現像剤は、有機現像剤、例えば、ケトン、エステル、エーテル、炭化水素、及びこれらの混合物から選択される溶媒であってもよい。好適なケトン溶媒としては、例えば、アセトン、2−ヘキサノン、5−メチル−2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトンが挙げられる。好適なエステル溶媒としては、例えば、メチルアセテート、ブチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、アミルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、メチルホルメート、エチルホルメート、ブチルホルメート、プロピルホルメート、エチルラクテート、ブチルラクテート、及びプロピルラクテートが挙げられる。好適なエーテル溶媒としては、例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、及びグリコールエーテル溶媒、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、及びメトキシメチルブタノールが挙げられる。好適なアミド溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN,N−ジメチルホルムアミドが挙げられる。好適な炭化水素溶媒としては、例えば、トルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素溶媒が挙げられる。加えて、これらの溶媒の混合物、または上記の溶媒以外の溶媒と混合された、もしくは水と混合された列挙された溶媒のうちの1つ以上が使用され得る。他の好適な溶媒としては、フォトレジスト組成物中で使用される溶媒が挙げられる。現像剤は、好ましくは、2−ヘプタノンまたはn−ブチルアセテートなどのブチルアセテートである。   The exposed photoresist layer is then preferably developed to remove unexposed areas of the photoresist layer. An aqueous alkaline developer such as an alkyl ammonium aqueous developer may be employed. The developer may also be a solvent selected from organic developers, such as ketones, esters, ethers, hydrocarbons, and mixtures thereof. Suitable ketone solvents include, for example, acetone, 2-hexanone, 5-methyl-2-hexanone, 2-heptanone, 4-heptanone, 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, diisobutylketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Suitable ester solvents include, for example, methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl- Examples include 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, and propyl lactate It is done. Suitable ether solvents include, for example, dioxane, tetrahydrofuran, and glycol ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol mono Examples include ethyl ether and methoxymethylbutanol. Suitable amide solvents include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and N, N-dimethylformamide. Suitable hydrocarbon solvents include, for example, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. In addition, mixtures of these solvents, or one or more of the listed solvents mixed with solvents other than those mentioned above or mixed with water may be used. Other suitable solvents include those used in the photoresist composition. The developer is preferably butyl acetate such as 2-heptanone or n-butyl acetate.

現像剤は、典型的には、スピンコーティングによって基板に適用される。現像時間は、フォトレジストの露光されていない領域を除去するのに有効な期間であり、5〜30秒の時間が典型的である。現像は、典型的には、室温で実施される。現像プロセスは、現像後の洗浄液の使用なしで実施され得る。この点で、現像プロセスが、残基を含まないウエハ表面をもたらし、そのような余分な洗浄ステップを不必要にすることができることがわかっている。   Developer is typically applied to the substrate by spin coating. Development time is a period effective to remove unexposed areas of the photoresist, with a typical time of 5-30 seconds. Development is typically carried out at room temperature. The development process can be performed without the use of a cleaning solution after development. In this regard, it has been found that the development process can result in a wafer surface that is free of residues and can eliminate such extra cleaning steps.

BARC層は、存在する場合、エッチングマスクとしてレジストパターンを使用して選択的にエッチングされ、下位のハードマスク層を露出させる。ハードマスク層は、次に、同様にエッチングマスクとしてレジストパターンを使用して、選択的にエッチングされ、パターン化BARC層及びハードマスク層をもたらす。好適なエッチング技術、ならびにBARC層及びハードマスク層をエッチングするための化学物質は、当該技術分野において既知であり、例えば、これらの層の特定の材料によって決まる。反応性イオンエッチングなどのドライエッチングプロセスが典型的である。レジストパターン及びパターン化BARC層は、次に、既知の技術、例えば、酸素プラズマ灰化を使用して、基板から除去される。   The BARC layer, if present, is selectively etched using the resist pattern as an etch mask to expose the underlying hard mask layer. The hard mask layer is then selectively etched using the resist pattern as an etch mask as well, resulting in a patterned BARC layer and a hard mask layer. Suitable etching techniques and chemicals for etching the BARC and hard mask layers are known in the art and depend, for example, on the specific materials of these layers. A dry etching process such as reactive ion etching is typical. The resist pattern and patterned BARC layer are then removed from the substrate using known techniques, such as oxygen plasma ashing.

以下の非限定的な実施例は、本発明の例示である。   The following non-limiting examples are illustrative of the invention.

実施例1〜5:モノマー1〜5の合成
実施例1.モノマー1の合成
Examples 1 to 5: Synthesis of Monomers 1 to 5 Synthesis of monomer 1

2,2−ジフルオロヘキサン酸(50g)を窒素雰囲気下で0℃において、丸底フラスコ中の250mLのメチレンクロリドに溶解した。オキサリルクロリド(27.6mL)を滴加し、1滴〜数滴のジメチルホルムアミドを添加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で4時間撹拌させた。次のステップの前に、さらなる検査ステップは実施しなかった。   2,2-Difluorohexanoic acid (50 g) was dissolved in 250 mL of methylene chloride in a round bottom flask at 0 ° C. under a nitrogen atmosphere. Oxalyl chloride (27.6 mL) was added dropwise and 1 to a few drops of dimethylformamide were added. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 4 hours. No further inspection steps were performed before the next step.

2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート(22.43g)を100mL中に溶解し、この溶液を0℃で反応混合物に添加し、その後、ピリジン(56.4mL)をゆっくりと添加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で16時間撹拌させた。   2,3-dihydroxypropyl methacrylate (22.43 g) was dissolved in 100 mL and this solution was added to the reaction mixture at 0 ° C., followed by the slow addition of pyridine (56.4 mL). The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 16 hours.

反応混合物を200mLの脱イオン水に移し、有機相を1N HCl及び重炭酸ナトリウム水溶液、ならびに脱イオン水で連続して洗浄し、採取した有機溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮して、上記に示されるモノマー1を得た。   The reaction mixture is transferred to 200 mL of deionized water, the organic phase is washed successively with 1N HCl and aqueous sodium bicarbonate, and deionized water, and the collected organic solution is dried over sodium sulfate, filtered, and vacuumed Concentration gave the monomer 1 shown above.

実施例2:モノマー2の合成   Example 2: Synthesis of monomer 2

1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)エタン(23g、191mmol)及びトリエチルアミン(26.7mL、191mmol)を窒素雰囲気下で、丸底フラスコ中の100mLのジメチルホルムアミドに溶解した。メタクリロイルクロリド(9.3mL、96mol)を0℃で滴加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で3時間撹拌させた。反応混合物を100mLの脱イオン水に移し、エチルアセテートで抽出し、有機相を水性NHCl及び脱イオン水で連続して洗浄した。採取した有機溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮した。ジフルオロヘキサン酸(14.23g、94mmol)を窒素雰囲気下で丸底フラスコに添加した。DCM(100mL)を溶媒として添加し、次いで、DMF(0.2mL)を注入した。オキサリルクロリド(8mL、94mmol)を滴加した。ガスの発生が終わるまで、溶液を室温で撹拌した。2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピルメタクリレート(8.00g、43mmol)をDCM(40mL)及びピリジン(17.1mL、213mmol)中に溶解し、溶液を滴下漏斗に移した。溶液を0℃で滴加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で3時間撹拌させた。次いで、反応混合物を100mLの脱イオン水に移し、次いで、有機層を1N HCl及びブラインで洗浄した。溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮して、上記に示されるモノマー2を得た。 1,1,1-Tris (hydroxymethyl) ethane (23 g, 191 mmol) and triethylamine (26.7 mL, 191 mmol) were dissolved in 100 mL dimethylformamide in a round bottom flask under a nitrogen atmosphere. Methacryloyl chloride (9.3 mL, 96 mol) was added dropwise at 0 ° C. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 3 hours. The reaction mixture was transferred to 100 mL deionized water, extracted with ethyl acetate, and the organic phase was washed successively with aqueous NH 4 Cl and deionized water. The collected organic solution was dried over sodium sulfate, filtered and concentrated in vacuo. Difluorohexanoic acid (14.23 g, 94 mmol) was added to the round bottom flask under a nitrogen atmosphere. DCM (100 mL) was added as a solvent and then DMF (0.2 mL) was injected. Oxalyl chloride (8 mL, 94 mmol) was added dropwise. The solution was stirred at room temperature until gas evolution ceased. 2,2-bis (hydroxymethyl) propyl methacrylate (8.00 g, 43 mmol) was dissolved in DCM (40 mL) and pyridine (17.1 mL, 213 mmol) and the solution was transferred to a dropping funnel. The solution was added dropwise at 0 ° C. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 3 hours. The reaction mixture was then transferred to 100 mL deionized water and the organic layer was then washed with 1N HCl and brine. The solution was dried over sodium sulfate, filtered and concentrated in vacuo to give monomer 2 shown above.

実施例3:モノマー3の合成   Example 3: Synthesis of monomer 3

1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)プロパン(25.67g、191mmol)及びトリエチルアミン(26.7mL、191mmol)を窒素雰囲気下で、丸底フラスコ中の100mLのジメチルホルムアミドに溶解した。メタクリロイルクロリド(9.3mL、96mol)を0℃で滴加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で3時間撹拌させた。次いで、反応混合物を100mLの脱イオン水に移し、エチルアセテートで抽出し、有機相を水性NHCl及び脱イオン水で連続して洗浄した。採取した有機溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮した。ジフルオロヘキサン酸(14.23g、94mmol)を窒素雰囲気下で丸底フラスコに添加した。DCM(100mL)を溶媒として添加し、次いで、DMF(0.2mL)を注入した。オキサリルクロリド(8mL、94mmol)を滴加した。ガスの発生が終わるまで、溶液を室温で撹拌した。2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブチルメタクリレート(8.6g、43mmol)をジクロロメタン(40mL)及びピリジン(17.1mL、213mmol)中に溶解し、溶液を滴下漏斗に移した。溶液を0℃で滴加した。反応混合物を室温までゆっくりと温め、この温度で3時間撹拌させた。次いで、反応混合物を100mLの脱イオン水に移し、次いで、有機層を1N HCl及びブラインで洗浄した。溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮して、上記に示されるモノマー3を得た。 1,1,1-Tris (hydroxymethyl) propane (25.67 g, 191 mmol) and triethylamine (26.7 mL, 191 mmol) were dissolved in 100 mL of dimethylformamide in a round bottom flask under a nitrogen atmosphere. Methacryloyl chloride (9.3 mL, 96 mol) was added dropwise at 0 ° C. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 3 hours. The reaction mixture was then transferred to 100 mL of deionized water and extracted with ethyl acetate, and the organic phase was washed successively with aqueous NH 4 Cl and deionized water. The collected organic solution was dried over sodium sulfate, filtered and concentrated in vacuo. Difluorohexanoic acid (14.23 g, 94 mmol) was added to the round bottom flask under a nitrogen atmosphere. DCM (100 mL) was added as a solvent and then DMF (0.2 mL) was injected. Oxalyl chloride (8 mL, 94 mmol) was added dropwise. The solution was stirred at room temperature until gas evolution ceased. 2,2-bis (hydroxymethyl) butyl methacrylate (8.6 g, 43 mmol) was dissolved in dichloromethane (40 mL) and pyridine (17.1 mL, 213 mmol) and the solution was transferred to a dropping funnel. The solution was added dropwise at 0 ° C. The reaction mixture was slowly warmed to room temperature and allowed to stir at this temperature for 3 hours. The reaction mixture was then transferred to 100 mL deionized water and the organic layer was then washed with 1N HCl and brine. The solution was dried over sodium sulfate, filtered and concentrated in vacuo to give monomer 3 shown above.

実施例4:モノマー4の合成
パートA:モノマー前駆体の合成
Example 4: Synthesis of monomer 4 Part A: Synthesis of monomer precursor

CHCN(650mL)中(Z)−ブタ−2−エン−1,4−ジオール(50g、567.47mmol)の冷溶液の調製物をm−クロロ過安息香酸(144g、584.49mmol)に添加した。混合物を0℃〜室温で24時間撹拌した。形成された安息香酸を濾過によって除去し、濾液をジエチルエーテルで洗浄して、未反応m−クロロ過安息香酸及び残っているクロロ安息香酸を除去した。生成物をジエチルエーテルによって溶液から分離して、51.5g(85%)を得た。オキシラン−2,3−ジイルジメタノール(5g、48.02mmol)、メタクリル酸(8.68g、100.84mmol)、トリ−エチルアミン(0.7mL、0.4.80mmol)、BHT(触媒量)を、凝縮器が取り付けられたRBF中のCHCNに添加した。反応混合物を50℃で48時間撹拌した。反応混合物が減圧下で蒸発した後、ジエチルエーテルで洗浄して、残りのメタクリル酸を除去した。生成物の1,3,4−トリヒドロキシブタン−2−イル メタクリレートを得た。 Prepare a cold solution of (Z) -but-2-ene-1,4-diol (50 g, 567.47 mmol) in CH 3 CN (650 mL) to m-chloroperbenzoic acid (144 g, 584.49 mmol). Added. The mixture was stirred at 0 ° C. to room temperature for 24 hours. The formed benzoic acid was removed by filtration and the filtrate was washed with diethyl ether to remove unreacted m-chloroperbenzoic acid and remaining chlorobenzoic acid. The product was separated from the solution with diethyl ether to give 51.5 g (85%). Oxirane-2,3-diyldimethanol (5 g, 48.02 mmol), methacrylic acid (8.68 g, 100.84 mmol), tri-ethylamine (0.7 mL, 0.4.80 mmol), BHT (catalytic amount). , Added to CH 3 CN in RBF fitted with a condenser. The reaction mixture was stirred at 50 ° C. for 48 hours. After the reaction mixture evaporated under reduced pressure, it was washed with diethyl ether to remove the remaining methacrylic acid. The product 1,3,4-trihydroxybutan-2-yl methacrylate was obtained.

パートB:モノマー4の合成   Part B: Synthesis of monomer 4

オキサクリルクロリド(oxaclyl chloride)(0.5mL、5.80mmol)及び触媒量のDMFを、乾燥THF(6mL)中2,2−ジフルオロプロピオン酸(0.58g、5.27mmol)の溶液に添加した。混合物を0℃で2時間撹拌した。1,3,4−トリヒドロキシブタン−2−イル メタクリレート(0.25g、1.39mmol)の溶液の後、乾燥THF(5mL)中ピリジン(0.53mL、6.59mmol)を、THF中2,2−ジフルオロプロパノイルクロリドの溶液に添加した。混合物を温かくなるまで16時間撹拌した。反応混合物を0℃まで冷却した後、水でクエンチした。層を分離し、水層をエチルアセテートで抽出した。有機層を混合し、1N HCl溶液及びブラインで洗浄し、NaSOを通じて濾過し、減圧下で蒸発させた。粗生成物を精製して、上記に示されるモノマー4を得た。 Oxacyl chloride (0.5 mL, 5.80 mmol) and a catalytic amount of DMF were added to a solution of 2,2-difluoropropionic acid (0.58 g, 5.27 mmol) in dry THF (6 mL). . The mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. After a solution of 1,3,4-trihydroxybutan-2-yl methacrylate (0.25 g, 1.39 mmol), pyridine (0.53 mL, 6.59 mmol) in dry THF (5 mL) was added in THF. To the solution of 2-difluoropropanoyl chloride. The mixture was stirred for 16 hours until warm. The reaction mixture was cooled to 0 ° C. and then quenched with water. The layers were separated and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate. The organic layers were combined, washed with 1N HCl solution and brine, filtered through Na 2 SO 4 and evaporated under reduced pressure. The crude product was purified to give monomer 4 shown above.

実施例5:モノマー5の合成   Example 5: Synthesis of monomer 5

オキサクリルクロリド(oxaclyl chloride)(21.8mL、254.5mmol)及び触媒量のDMFを、乾燥MC(100mL)中2,2−ジフルオロヘキサン酸(35.26g、231.3mmol)の溶液に添加した。混合物を0℃で2時間撹拌した。1,3,4−トリヒドロキシブタン−2−イル メタクリレート(11g、27.8mmol)の溶液の後、乾燥MC(40mL)中ピリジン(23.3mL、289.2mmol)を、MC中2,2−ジフルオロヘキサノイルクロリドの溶液に添加した。混合物を温かくなるまで16時間撹拌した。反応混合物を0℃まで冷却した後、水でクエンチした。層を分離し、水層をMCで抽出した。有機層を混合し、1N HCl溶液及びブラインで洗浄し、NaSOを通じて濾過し、減圧下で蒸発させた。粗生成物を精製して、上記に示されるエステル化合物モノマー5を得た。 Oxacrylyl chloride (21.8 mL, 254.5 mmol) and a catalytic amount of DMF were added to a solution of 2,2-difluorohexanoic acid (35.26 g, 231.3 mmol) in dry MC (100 mL). . The mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. After a solution of 1,3,4-trihydroxybutan-2-yl methacrylate (11 g, 27.8 mmol), pyridine (23.3 mL, 289.2 mmol) in dry MC (40 mL) was added to 2,2- Added to a solution of difluorohexanoyl chloride. The mixture was stirred for 16 hours until warm. The reaction mixture was cooled to 0 ° C. and then quenched with water. The layers were separated and the aqueous layer was extracted with MC. The organic layers were combined, washed with 1N HCl solution and brine, filtered through Na 2 SO 4 and evaporated under reduced pressure. The crude product was purified to obtain the ester compound monomer 5 shown above.

実施例6:モノマー6の合成   Example 6: Synthesis of monomer 6

乾燥THF(5mL)中1,3,4−トリヒドロキシブタン−2−イル メタクリレート(0.21g、1.10mmol)、ピリジン(0.53mL、6.65mmol)の溶液の調製物を、0℃で、アセチルクロリド(0.4mL、5.54)に添加した。混合物を温かくなるまで16時間撹拌した。反応混合物を0℃まで冷却した後、水でクエンチした。層を分離し、水層をエチルアセテートで抽出した。有機層を混合し、1N HCl溶液及びブラインで洗浄し、NaSOを通じて濾過し、減圧下で蒸発させた。粗生成物を精製して、上記に示されるエステル化合物モノマー6を得た。 Prepare a solution of 1,3,4-trihydroxybutan-2-yl methacrylate (0.21 g, 1.10 mmol), pyridine (0.53 mL, 6.65 mmol) in dry THF (5 mL) at 0 ° C. , Acetyl chloride (0.4 mL, 5.54). The mixture was stirred for 16 hours until warm. The reaction mixture was cooled to 0 ° C. and then quenched with water. The layers were separated and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate. The organic layers were combined, washed with 1N HCl solution and brine, filtered through Na 2 SO 4 and evaporated under reduced pressure. The crude product was purified to obtain the ester compound monomer 6 shown above.

実施例7〜12:ポリマー1〜7の合成
実施例7:ポリマー2の合成
Examples 7-12: Synthesis of Polymers 1-7 Example 7: Synthesis of Polymer 2

13.16gの合成モノマー、0.84gのTBPMAモノマー、及び7.0gのPGMEAをガラス瓶に添加した。瓶を軽く振ってその内容物を混合し、次いで、氷槽中に瓶を配置して氷槽との温度平衡に達した。0.29gの開始剤(vazo67、白色粉末)を反応瓶に添加し、氷槽中に配置した。7.0gのPGMEAを、凝縮器を備えた100mLの三つ口丸底に充填した。重合全体にわたる溶媒の反応温度を測定及び制御するために、熱電対を反応混合物に到達させた。供給溶液が供給入口を通じて送達した後、反応器を97℃±2℃まで加熱した。いったん反応混合物の反応温度が設定温度(97℃)に達すると、供給溶液を、最長75分の総供給時間中、13秒にわたって250μLの供給速度で反応器に供給した。供給後、反応器をさらに2時間97℃で維持し、反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却した。ポリマー2(上記に示される)の平均分子量及び多分散性はそれぞれ、14.7K及び1.80であった。   13.16 g synthetic monomer, 0.84 g TBPMA monomer, and 7.0 g PGMEA were added to the glass bottle. The bottle was lightly shaken to mix its contents, then the bottle was placed in an ice bath to reach temperature equilibrium with the ice bath. 0.29 g initiator (vazo 67, white powder) was added to the reaction bottle and placed in an ice bath. 7.0 g of PGMEA was charged into a 100 mL three-necked round bottom equipped with a condenser. A thermocouple was allowed to reach the reaction mixture in order to measure and control the solvent reaction temperature throughout the polymerization. After the feed solution was delivered through the feed inlet, the reactor was heated to 97 ° C. ± 2 ° C. Once the reaction temperature of the reaction mixture reached the set temperature (97 ° C.), the feed solution was fed into the reactor at a feed rate of 250 μL over 13 seconds for a total feed time of up to 75 minutes. After feeding, the reactor was maintained at 97 ° C. for an additional 2 hours and the reaction mixture was cooled to room temperature with stirring. The average molecular weight and polydispersity of polymer 2 (shown above) were 14.7 K and 1.80, respectively.

実施例8:ポリマー3の合成
ポリマー3をモノマー1で合成するために、開始剤の量が0.31gであったことを除いて、実施例7の手順を繰り返した。ポリマー3の平均分子量及び多分散性はそれぞれ、8.2K及び1.63であった。したがって、ポリマー3は、分子量及び多分散性の差を除いて、上記の実施例7に示されるポリマー2と同じ構造を有する。
Example 8: Synthesis of Polymer 3 To synthesize Polymer 3 with Monomer 1, the procedure of Example 7 was repeated except that the amount of initiator was 0.31 g. The average molecular weight and polydispersity of polymer 3 were 8.2K and 1.63, respectively. Thus, polymer 3 has the same structure as polymer 2 shown in Example 7 above, except for differences in molecular weight and polydispersity.

実施例9:ポリマー4の合成
ポリマー4をモノマー1で合成するために、開始剤の量が0.32gであったことを除いて、実施例7の手順を繰り返した。ポリマー4の平均分子量及び多分散性は選択的に5.4K及び1.46であった。したがって、ポリマー4は、分子量及び多分散性の差を除いて、上記の実施例7に示されるポリマー2と同じ構造を有する。
Example 9: Synthesis of Polymer 4 To synthesize Polymer 4 with Monomer 1, the procedure of Example 7 was repeated except that the amount of initiator was 0.32 g. The average molecular weight and polydispersity of polymer 4 were selectively 5.4K and 1.46. Thus, polymer 4 has the same structure as polymer 2 shown in Example 7 above, except for the differences in molecular weight and polydispersity.

実施例10:ポリマー5の合成
ポリマー5を合成するために、モノマー1を実施例2のモノマー2に置き換えたことを除いて、実施例7の手順を繰り返した。ポリマー5の平均分子量及び多分散性はそれぞれ、10.6K及び1.76であった。
Example 10: Synthesis of Polymer 5 The procedure of Example 7 was repeated except that monomer 1 was replaced by monomer 2 of Example 2 to synthesize polymer 5. The average molecular weight and polydispersity of polymer 5 were 10.6 K and 1.76, respectively.

実施例10:ポリマー6の合成
ポリマー6を合成するために、モノマー1を実施例3のモノマー3に置き換えたことを除いて、実施例7の手順を繰り返した。ポリマー6の平均分子量及び多分散性はそれぞれ、10.0K及び1.61であった。
Example 10: Synthesis of Polymer 6 The procedure of Example 7 was repeated except that monomer 1 was replaced with monomer 3 of Example 3 to synthesize polymer 6. The average molecular weight and polydispersity of polymer 6 were 10.0K and 1.61, respectively.

実施例11:ポリマー7の合成
ポリマー7を合成するために、モノマー1を実施例5のモノマー5に置き換えたことを除いて、実施例7の手順を繰り返した。ポリマー7の平均分子量及び多分散性は選択的に7.0K及び1.44であった。
Example 11 Synthesis of Polymer 7 The procedure of Example 7 was repeated except that monomer 1 was replaced with monomer 5 of Example 5 to synthesize polymer 7. The average molecular weight and polydispersity of polymer 7 were selectively 7.0K and 1.44.

実施例12:基準ポリマー1の合成:   Example 12: Synthesis of reference polymer 1:

上記の実施例7の一般的な手順によって、上記のスキームに示されるポリマー1を調製した。   Polymer 1 shown in the above scheme was prepared by the general procedure of Example 7 above.

実施例13:水接触角分析
以下の表1に指定されるポリマーのスピンコーティング層に対して、水接触角(WCA)を評価した。表1中、ポリマー1〜7は、上記の実施例7〜12の同名のポリマーに対応する。Burnett et al.,J.Vac.Sci.Techn.B,23(6),2721−2727ページ(November/December 2005)に開示される手順に一般的に従って、いくつかの水接触角:静的、後退、前進、摺動、及び傾斜を評価した。以下の表1に記載される結果は、本発明のポリマー及びフォトレジスト組成物の両方が、ポリマー及びフォトレジスト組成物の両方に対して64、65、66、67、68、69、70、71、72、0、もしくは75を上回る後退水接触角、及び/または20度未満の摺動水接触角など、装置製造業者が望むような所望の水の角度を達成するように調製され得ることを示す。
Example 13: Water Contact Angle Analysis The water contact angle (WCA) was evaluated for the polymer spin coating layers specified in Table 1 below. In Table 1, polymers 1-7 correspond to the polymers of the same names in Examples 7-12 above. Burnett et al. , J .; Vac. Sci. Techn. B, 23 (6), pages 2721-2727 (November / December 2005), in general, several water contact angles were evaluated: static, receding, advancing, sliding, and tilting. The results set forth in Table 1 below show that both the polymer and photoresist composition of the present invention are 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 for both the polymer and the photoresist composition. , 72, 0, or a receding water contact angle greater than 75, and / or a sliding water contact angle of less than 20 degrees, which can be adjusted to achieve the desired water angle as desired by the device manufacturer. Show.

実施例14及び15:フォトレジスト組成物の調製
実施例14:フォトレジストAの調製
Examples 14 and 15: Preparation of photoresist composition Example 14: Preparation of photoresist A

メチルアダマンチルメチルアクリレート/α−ガンマブチロラクトン/ヒドロキシアダマンチルメチルアクリレート(対応する繰り返し単位の40/30/20の対応する重量比:メチルアダマンチルメチルアクリレート/α−ガンマブチロラクトン/ヒドロキシアダマンチルメチルアクリレート)   Methyl adamantyl methyl acrylate / α-gamma butyrolactone / hydroxy adamantyl methyl acrylate (corresponding weight ratio of corresponding repeating unit 40/30/20: methyl adamantyl methyl acrylate / α-gamma butyrolactone / hydroxy adamantyl methyl acrylate)

250mLのポリプロピレン(PP)瓶中で2.338gのメチルアダマンチルメチルアクリレート/α−ガンマブチロラクトン/ヒドロキシアダマンチルメチルアクリレート(約9,0000重量平均分子量、上記に示されるポリマー構造)、0.343gの光酸発生剤トリフェニルスルホニウムペルフルオロブチルスルホネート、0.035gのトリオクチルアミン、0.353gのポリマー1(PGMEA中23.8重量%)、48.331gのPGMEA、及び48.600gのメチル−2−ヒドロキシイソブチレート(methyl−2−hydroxyiosbutyrate)(HBM)を混合することによって、フォトレジスト組成物(本明細書において、フォトレジストAと指定される)を調製した。PP瓶を室温で6時間振った。   2.338 g of methyladamantyl methyl acrylate / α-gamma butyrolactone / hydroxyadamantyl methyl acrylate (about 9,0000 weight average molecular weight, polymer structure shown above), 0.343 g of photoacid in a 250 mL polypropylene (PP) bottle Generators triphenylsulfonium perfluorobutylsulfonate, 0.035 g trioctylamine, 0.353 g polymer 1 (23.8 wt% in PGMEA), 48.331 g PGMEA, and 48.600 g methyl-2-hydroxyiso A photoresist composition (designated herein as Photoresist A) was prepared by mixing butyrate (methyl-2-hydroxyiosbutyrate) (HBM). The PP bottle was shaken at room temperature for 6 hours.

実施例15:フォトレジストBの調製
250mLのPP瓶中で2.338gのメチルアダマンチルメチルアクリレート/α−ガンマブチロラクトン/ヒドロキシアダマンチルメチルアクリレート(約9,0000重量平均分子量、実施例14で上記に示されるポリマー構造)、0.343gのTPS−PFBuS、0.035gのトリオクチルアミン、0.175gのポリマー2(PGMEA中48.1重量%)、48.509gのPGMEA、及び48.600gのHBMを混合することによって、フォトレジスト組成物(本明細書において、フォトレジストBと指定される)を調製した。PP瓶を室温で6時間振った。
Example 15: Preparation of Photoresist B 2.338 g of methyladamantyl methyl acrylate / α-gamma butyrolactone / hydroxyadamantyl methyl acrylate (about 9,0000 weight average molecular weight, as indicated above in Example 14) in a 250 mL PP bottle Polymer structure), 0.343 g TPS-PFBuS, 0.035 g trioctylamine, 0.175 g polymer 2 (48.1 wt% in PGMEA), 48.509 g PGMEA, and 48.600 g HBM A photoresist composition (designated herein as photoresist B) was prepared. The PP bottle was shaken at room temperature for 6 hours.

実施例16:リソグラフィ−フォトレジストA
300mm HMDSプライム処理したシリコンウエハは、AR(商標)26N(Rohm and Haas Electronic Materials)でスピンコーティングされて、TEL CLEAN TRAC LITHIUS i+上で第1の底部反射防止コーティング(BARC)を形成し、205℃で60秒間のベークプロセスが後に続く。
Example 16 Lithography-Photoresist A
A 300 mm HMDS primed silicon wafer was spin coated with AR ™ 26N (Rohm and Haas Electronic Materials) to form a first bottom anti-reflective coating (BARC) on TEL CLEAN TRAC LITHIUS i +, 205 ° C. Followed by a 60 second baking process.

実施例14のフォトレジスト組成物(フォトレジストB)は、BARC層にわたってスピンコーティングされる。そのようにして適用されたフォトレジスト層は、次いで、ソフトベークされ、193nmの波長及び−012の画像焦点を有するパターン化放射で、液浸リソグラフィシステムにおいて撮像される。他の撮像パラメータは、以下の表2に記載される。露光されたウエハは、90℃で60秒間露光後ベークされ、次いで、約30秒間tetraTMAH現像剤を使用して現像して、良好に解像された線/空間のフォトレジストレリーフ画像を得る。結果は、以下の実施例14後の表2に示される。   The photoresist composition of Example 14 (Photoresist B) is spin coated over the BARC layer. The so-applied photoresist layer is then soft baked and imaged in an immersion lithography system with patterned radiation having a wavelength of 193 nm and an image focus of -012. Other imaging parameters are listed in Table 2 below. The exposed wafer is post-exposure baked at 90 ° C. for 60 seconds and then developed using tetraTMAH developer for about 30 seconds to obtain a well-resolved line / space photoresist relief image. The results are shown in Table 2 below after Example 14.

実施例17:リソグラフィ−フォトレジストB
300mm HMDSプライム処理したシリコンウエハは、AR(商標)26N(Rohm and Haas Electronic Materials)でスピンコーティングされて、TEL CLEAN TRAC LITHIUS i+上で第1の底部反射防止コーティング(BARC)を形成し、205℃で60秒間のベークプロセスが後に続く。
Example 17: Lithography-Photoresist B
A 300 mm HMDS primed silicon wafer was spin coated with AR ™ 26N (Rohm and Haas Electronic Materials) to form a first bottom anti-reflective coating (BARC) on TEL CLEAN TRAC LITHIUS i +, 205 ° C. Followed by a 60 second baking process.

実施例15のフォトレジスト組成物(フォトレジストB)は、BARC層にわたってスピンコーティングされる。そのようにして適用されたフォトレジスト層は、次いで、ソフトベークされ、193nmの波長及び−012の画像焦点を有するパターン化放射で、液浸リソグラフィシステムにおいて撮像される。他の撮像パラメータは、以下の表2に記載される。露光されたウエハは、90℃で60秒間露光後ベークされ、次いで、約30秒間TMAH現像剤を使用して現像して、良好に解像された線/空間のフォトレジストレリーフ画像を得る。結果は、以下の表2に記載される通りである。   The photoresist composition of Example 15 (Photoresist B) is spin coated over the BARC layer. The so-applied photoresist layer is then soft baked and imaged in an immersion lithography system with patterned radiation having a wavelength of 193 nm and an image focus of -012. Other imaging parameters are listed in Table 2 below. The exposed wafer is post-exposure baked at 90 ° C. for 60 seconds and then developed using TMAH developer for about 30 seconds to obtain a well resolved line / space photoresist relief image. The results are as described in Table 2 below.

表2中、露光寛容度(EL)は、サイジングエネルギーによって正規化される目標直径の+/−10%を印刷するための露光エネルギーの差として定義される。線幅の揺らぎ(LWR)は、所与の長さにわたって測定された線の幅の偏差である。LWRは、幅の3σ偏差として定量化される。   In Table 2, exposure latitude (EL) is defined as the difference in exposure energy to print +/− 10% of the target diameter normalized by sizing energy. Line width fluctuation (LWR) is the deviation in line width measured over a given length. LWR is quantified as a 3σ deviation in width.

Claims (15)

以下の式(I)の構造を含むポリマーであって、
式中、
X及びX’は、同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である、前記ポリマー。
A polymer comprising the structure of formula (I):
Where
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent,
The polymer, wherein at least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.
前記ポリマーは、以下の式(IIA)の構造を有し、
式(IIA)中、
X及びX’は、同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である、請求項1に記載のポリマー。
The polymer has the structure of the following formula (IIA):
In formula (IIA),
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
The polymer of claim 1, wherein at least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素、フッ素、ハロゲン化アルキル、非ハロゲン化アルキル、またはヘテロアルキルである、請求項1に記載のポリマー。   The polymer of claim 1, wherein R ′ and R ″ are each independently hydrogen, fluorine, halogenated alkyl, non-halogenated alkyl, or heteroalkyl. X及びX’は異なる、請求項1に記載のポリマー。   The polymer of claim 1, wherein X and X ′ are different. X及びX’は同じである、請求項1に記載のポリマー。   The polymer of claim 1, wherein X and X ′ are the same. X及びX’のうちの少なくとも1つは、−CH−である、請求項1に記載のポリマー。 The polymer of claim 1, wherein at least one of X and X ′ is —CH 2 —. 以下の式(IIB)の構造を含み、
式(IIB)中、
X、X’、及びX’’はそれぞれ、同じか、または異なるリンカーであり、
A、B、及びCはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’、R’’、及びR’’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基である、請求項1に記載のポリマー。
Including the structure of the following formula (IIB):
In formula (IIB),
X, X ′, and X ″ are each the same or different linkers;
A, B, and C are each independently hydrogen or fluorine;
The polymer of claim 1, wherein R ′, R ″, and R ′ ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent.
前記ポリマーは、アクリレート単位を含む、請求項1に記載のポリマー。   The polymer of claim 1, wherein the polymer comprises acrylate units. 前記ポリマーは、以下の式(III)の1つ以上のモノマーの重合によって得られる単位を含み、
式(III)中、
Yは、水素または任意に置換されたアルキルであり、
X及びX’は、同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である、請求項1に記載のポリマー。
Said polymer comprises units obtained by polymerization of one or more monomers of the following formula (III):
In formula (III),
Y is hydrogen or optionally substituted alkyl;
X and X ′ are the same or different linkers;
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
The polymer of claim 1, wherein at least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.
A及びBのうちの少なくとも1つは、フッ素である、請求項1に記載のポリマー。   The polymer of claim 1, wherein at least one of A and B is fluorine. 光活性成分及び請求項1に記載のポリマーを含む、フォトレジスト組成物。   A photoresist composition comprising a photoactive component and the polymer of claim 1. 第2の異なるポリマーをさらに含む、請求項10に記載のフォトレジスト組成物。   The photoresist composition of claim 10 further comprising a second different polymer. フォトレジスト組成物を処理する方法であって、
基板上に請求項10に記載のフォトレジスト組成物の層を適用することと、
前記フォトレジスト組成物層を活性化放射に露光することと、
前記露光されたフォトレジスト組成物を現像して、フォトレジストレリーフ画像を提供することと、を含む、前記方法。
A method of processing a photoresist composition comprising:
Applying a layer of the photoresist composition of claim 10 on a substrate;
Exposing the photoresist composition layer to activating radiation;
Developing the exposed photoresist composition to provide a photoresist relief image.
前記フォトレジスト組成物層は、液浸露光される、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the photoresist composition layer is immersion exposed. 以下の式(I)の構造を含むモノマーであって、
式中、
X及びX’同じか、または異なるリンカーであり、
Rは、水素または非水素置換基であり、
A及びBはそれぞれ独立して、水素またはフッ素であり、
R’及びR’’はそれぞれ独立して、水素または非水素置換基であり、
R’及びR’’のうちの少なくとも1つは、Rが水素であるとき、ハロゲンまたはハロゲン置換基以外の非水素置換基である、モノマー。
A monomer comprising the structure of formula (I):
Where
X and X ′ are the same or different linkers,
R is hydrogen or a non-hydrogen substituent,
A and B are each independently hydrogen or fluorine,
R ′ and R ″ are each independently hydrogen or a non-hydrogen substituent;
A monomer wherein at least one of R ′ and R ″ is a halogen or a non-hydrogen substituent other than a halogen substituent when R is hydrogen.
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